キーコンセプト
化学
酸
塩基
反応
はじめに
クランベリーソースは好きかもしれませんが、もし本物のクランベリーを食べたことがあるなら、おそらくその味に驚いたでしょう-明らかにソースやドライベリーの甘さほどではないですよね！? 純粋なクランベリーやクランベリー・ジュースはとても酸っぱいですが、他の材料（オレンジの皮や砂糖など）と組み合わせると、おいしく食べることができます。 酸味のある食品は通常、酸っぱい味になるので、食事を鮮やかにするために使いますが、それだけで食べることはほとんどありません。 (クランベリーは酸性のほかに、色を変える特殊な色素を含んでおり、それを使って酸か塩基かを調べることができます。 このアクティビティでは、クランベリー（今回はクランベリージュース）を使って、酸と塩基を識別し、2つを混ぜたときに生じる化学反応を観察します。 クランベリーがソース以上のものだと誰が知っていたでしょう！
背景
切り傷にレモン汁を塗ってしみるのを感じたことがあるなら、酸について少しは知っているはずです。 そして、おそらく塩基についてもご存知でしょう。 手を洗うと、石鹸でぬるぬるした感触がありますが、これは塩基です。 ほとんどの液体は酸か塩基のどちらかですが、酸や塩基の中には他のものより強いものがあります。 レモン汁は酸性なので、切り傷につけるとしみる。 しかし、他の種類の非常に強い酸は、木や金属を溶かすことができます。 信じられないかもしれませんが、あなたの胃の中の酸（食べ物を溶かすのに役立つ）はとても強い酸です。 胃酸を木のブロックに少し垂らすと、酸がそれを突き破ってしまうのです！
液体がどれだけ酸性か塩基性かを測るには、pH スケールを使用します。 この尺度は液体を0から14までランク付けし、0が最も酸性で、14が最も塩基性である。 他のものとどう反応するかを調べることで、酸性・塩基性の度合いを知ることができます。 pH指示薬は、酸と塩基のどちらに触れるかによって色が変わるので、よく使います。 この活動では、クランベリーのこの特別な能力を使って化学反応を観察し、塩基性または酸性がpH指示薬の色をどのように変化させるかを観察します。
材料
- 純粋な100％クランベリージュース（クランベリージュースカクテルではない）3カップ
- 重曹
- レモンジュース（大さじ4、およそレモン2個分。
- 透明なガラスまたはプラスチックカップ4個
- 大きなプラスチックまたはガラスの透明なボウルまたはキャセロール皿1個（大きなガラスの耐熱皿が効果的です。)
- 計量スプーン（大さじ）
- 計量カップ（ワンカップサイズ）
- 多少こぼれてもよい平らな作業台（クランベリージュースも）
準備
- クランベリージュース1カップを、透明カップ3つに計量カップで計量します。
- 再び計量カップを使って、4つ目の透明なカップに水1カップを計量します。
- 生のレモン汁を使う場合（推奨）、レモンを絞って、カップかボウルに汁を置いておきます。
- 大きな皿に汁の入ったカップ3つを並べて入れます。 左のカップを1、真ん中のカップを2、右のカップを3と呼ぶことにします。水を入れたカップは水のカップで、今は置いておきます。
手順
- 計量スプーンでレモン汁を大さじ2杯、カップ1に測ります。 カップ1のクランベリージュースとカップ2のジュース（レモンなし）の色を見比べてみてください。 カップ1の液体の色について何か気づきましたか？ レモン汁を加えたとき、色は変わりましたか？ もしそうなら、レモン汁は色を明るくしましたか、それとも濃くしましたか？
- 計量スプーンで重曹を大さじ1杯測り、カップ3（右側）に注ぎます。 重曹がクランベリージュースに届くとどうなりますか。 何が見えますか。 何が聞こえますか？ ジュースはどうなりますか？ カップの中のジュースは多くなりましたか、それとも少なくなりましたか？
- 反応を少なくとも2分間継続させます。 泡が出なくなったら、カップ3の底にあるジュースを見ます。 カップ2と比較してみてください。 カップ3の液体の色について何か気づきましたか？ カップ2の色より濃いですか、薄いですか、それとも同じですか？ カップ3のジュースの量はどうでしょうか？ カップ2と比較して、カップ3は多いですか、少ないですか？ カップ3で観察された変化の原因は何だと思いますか？
- カップ1を皿に戻し、3つのカップが再び順番に並ぶようにします。 それぞれのカップの色と体積を比べてみてください。 他のカップと一番違うのはどのカップですか。 何が違うのでしょうか？
- 計量スプーンに重曹が付かないように洗い落とします。 次に、そのスプーンでレモン汁大さじ2杯をカップ3に加えます。 カップ3にレモン汁を加えるとどうなりますか。 重曹を加えたときと比べて、反応に何か違いがありますか？ この反応はどう違いますか？ どのように同じですか？
- 約2分間、泡が出なくなるまで反応を続けます。 レモン汁を加えた後、カップ3には何か変化がありましたか？ 変わったとしたら、何が変わったのでしょうか？ 観察された変化の原因は何だと思いますか？
- 計量スプーンを使って、重曹を大さじ2杯、水の入ったカップに測りましょう。 重曹を入れたときに何が起こるか観察してください。 水について何か気づいたことはありますか？ 何か変わりましたか？ クランベリージュースと重曹の反応について、このことから何がわかりますか？ 重曹は常に液体を泡立たせるのでしょうか、それとも一部の液体だけなのでしょうか？
- おまけです。 クランベリージュースとレモンジュースが十分にあれば、クランベリージュースを2つ並べたカップに重曹を加えてみましょう。 反応が起こるのを待ちます。 今度は片方のカップにだけレモン汁を加えてみましょう。 ジュースの色と量、泡の出方を比べてみてください。 2つのカップのどこが違うのでしょうか？
- おまけです。 クランベリージュースのカップに大さじ2杯のレモン汁を加え、さらに重曹を加えてみてください。 これによって反応はどのように変わるでしょうか？
- おまけです。 加える重曹の量を増やしてみてください。 (重曹を増やすと、反応は早くなりますか？ 泡の量は増えますか？
- おまけ。 大人の方と一緒に、クランベリージュース1カップを約1分間電子レンジで温め、熱くない状態にしてみてください。 温めたジュースに重曹を加えてみましょう。 ジュースの温度で反応が変わるか？
観察と結果
レモン汁や重曹を加えると、クランベリージュースの色が変わることにお気づきでしょうか。 重曹を加えると色が濃くなり、レモン汁を加えると少し薄くなったはずです。 これは、クランベリーに含まれるアントシアニンという素晴らしい色素が、pHの指標として作用しているためです。 アントシアニンは、酸と反応するか、塩基と反応するかで色が変わるのです。 この活動から、アントシアニンは塩基と接触すると色が濃くなるのか、それとも酸と接触すると色が濃くなるのか、推測できるでしょうか？ 塩基と予想した人は正解です。 そして、酸があるとアントシアニンは色が薄くなります。
クランベリージュースに重曹を入れると、反応が起きてガスが発生し、ジュースの中に大きな泡と小さな泡（泡）ができますね。 ところが、コップの水に重曹を入れると、泡は出ず、水が濁るだけで、何も起こりませんでした。 なぜ重曹はクランベリージュースのように水の中で反応を起こさないのでしょうか？ クランベリージュースは弱酸性で、塩基性のものと反応するからです。 重曹は塩基性なので、クランベリージュースのような酸に触れると反応が起こります。
最後に、重曹を反応させた後のカップ3の体積（ジュースの量）が少なくなっていることにも気づかれたかもしれません。 これは、反応によってできた泡が、ジュースそのものからできているからです。 (泡が同じような色をしていたのでわかると思います。) したがって、反応中にジュースの一部が泡になったので、カップに残った液体のジュースは少なくなりました。
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より
この活動はサイエンス・バディーズ
との協力でお届けしています
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